ネットワークスライシングとは何か：技術、運用、ユースケースの徹底解説

2025年12月12日 最終更新日時 : 2025年12月12日 エバープレイ編集部

はじめに

ネットワークスライシング（Network Slicing）は、5Gの代表的な機能の一つであり、単一の物理ネットワーク上に複数の論理的ネットワーク（スライス）を同時に構築・運用するための技術です。各スライスは、異なるサービス要件（遅延、スループット、可用性、接続密度など）を満たすように設計され、事業者や産業用途ごとに専用のネットワーク体験を提供します。本稿では、アーキテクチャ、管理・オーケストレーション、QoS・セキュリティ、主要ユースケース、導入上の課題と今後の展望までを深掘りします。

ネットワークスライシングの基本概念

ネットワークスライスは「ネットワークスライスインスタンス（NSI）」として定義され、必要なネットワーク機能（コア、トランスポート、無線アクセス）とそれらを支えるリソース（コンピュート、ストレージ、帯域）を組み合わせて一つの論理ネットワークを形成します。3GPPの仕様上、スライスは識別子としてS-NSSAI（Single Network Slice Selection Assistance Information）を用い、SST（Slice/Service Type）とSD（Slice Differentiator）で構成されます。SSTは一般的な機能カテゴリ（eMBB、URLLC、mMTCなど）を示し、SDは同一SST内での個別スライスを区別します。

アーキテクチャの構成要素

  • RAN（無線アクセスネットワーク）: スライスごとに無線リソースやスケジューリング方針を分離する必要があります。RANスライシングは、リソース割当（時間・周波数・空間）やQoSマッピング、O-RANのスライス対応による制御が含まれます。
  • トランスポートネットワーク: スライス間の帯域と遅延要件を担保するため、SDNやMPLS/Segment Routing、SRv6、VLANなどを組み合わせて仮想的なパスを形成します。必要に応じてTSN（Time-Sensitive Networking）との統合も検討されます。
  • コアネットワーク: 5Gコア（5GC）はスライスを論理的に表現し、各スライスに必要なネットワーク機能（AMF、SMF、UPFなど）を割り当てます。ネットワーク機能は仮想化（VNF/CNF）され、動的にスケールや配置変更が可能です。
  • 管理・オーケストレーション: スライスの生成、変更、削除、監視はNSMF（Network Slice Management Function）やNSSMF（Network Slice Subnet Management Function）、あるいはETSI NFV MANOに相当するオーケストレータにより行われます。OSS/BSSとの連携で商用的なスライス提供が可能になります。

3GPPにおける規格と管理機能

3GPPはスライシングのアーキテクチャと管理フレームワークを定義しており、スライス識別（S-NSSAI）、スライスの選択・割当、スライスインスタンス管理などが標準化されています。管理面では、NSMFがスライスライフサイクル全体を調整し、NSSMFはサブネット（RAN/Transport/Core）に対する具備的な管理を行います。さらに、NWDAF（Network Data Analytics Function）など分析機能を用いてQoSやトラフィック予測を行い、動的な最適化に役立てます。

QoSと隔離（Isolation）の考え方

スライスは機能的・リソース的な隔離が重要です。隔離には大きく分けて「ハード隔離」と「ソフト隔離」があり、前者は物理リソースの専有、後者はソフトウェア的ポリシーや帯域制御による論理的分離を意味します。QoSは5GのQoSフレームワーク（5QI、QoS Flow、QFIなど）とマッピングされ、スライスごとに最大遅延、優先度、帯域保証が設定されます。また、SLAの達成を保証するためにモニタリングとアラート、トラブルチケット化の仕組みが必要です。

セキュリティとプライバシー

スライス毎に異なるセキュリティ要件があるため、認証・認可、暗号化、アクセス制御をスライスレベルで実装する必要があります。加入者情報とスライス紐付けはUDM/UDRなどのユーザデータ管理で行われ、スライス選択時に適切なアクセス制御が適用されます。また、管理プレーンとユーザプレーンの分離、監査ログ、脅威検知（NWDAFや専用セキュリティ機能）も必須です。

代表的ユースケース

  • eMBB（Enhanced Mobile Broadband）: 高速・大容量を必要とするモバイルブロードバンドサービス。事前にキャパシティを割り当てたスライスで動画配信やAR/VRを支える。
  • URLLC（Ultra-Reliable Low-Latency Communications）: 自動運転、遠隔操作、産業制御など、極めて低遅延・高信頼性が必要な用途向けスライス。
  • mMTC（Massive Machine Type Communications）: センサー多数接続（IoT）向けに省電力・接続密度を最適化したスライス。
  • 垂直産業向け専用スライス: 自動車、製造、医療、公共安全など、産業別にSLAsやセキュリティ要件を満たした専用スライスの提供。

運用とビジネスモデル

ネットワークスライシングは、新たな収益機会と柔軟なビジネスモデルを生み出します。通信事業者は、スライスをSaaS的に提供して垂直業界に専用ネットワーク機能を販売したり、パートナー事業者と協業してマルチテナントのスライスを共同提供できます。一方で、SLA保証・課金体系の設計、顧客ごとのカスタマイズ対応、運用サポート体制の整備が求められます。

導入上の主な課題

  • マルチドメイン／マルチオペレータ環境でのスライス調整（ドメイン境界を跨ぐSLA保証）。
  • RAN側でのリソース割当と物理的制約（特に屋外マクロ環境での厳密な隔離の困難さ）。
  • 運用の複雑化と自動化の必要性（オーケストレーションとAIベースの制御）。
  • エンドツーエンドでの性能保証と監視（可観測性の確保とリアルタイム分析）。
  • 規格対応とベンダー間相互運用性（オープンAPIや共通データモデルの整備）。

性能管理とモニタリング

効果的なスライス運用には、リアルタイムのテレメトリと履歴分析が不可欠です。NWDAFを始めとする分析機能や、分散トレーシング、パフォーマンスメトリクス（遅延、パケットロス、スループット、接続成功率など）をスライス単位で集約し、ポリシー制御にフィードバックします。AI/MLを用いた予測（需要変動予測、異常検知）はスケーリングやトラフィックシフトに有効です。

将来展望

ネットワークスライシングは5Gの商用化とともに進化を続け、以下の方向性が期待されます。まず、エッジコンピューティングとのより緊密な統合により低遅延アプリを支える「エッジネイティブスライス」が増加します。次に、AI駆動の自動オーケストレーションが標準的になり、動的にスライス特性を最適化する運用が一般化します。さらに、6Gに向けた研究では、より細粒度かつ分散化されたスライシング概念が提案されており、クロスドメインでのリソース共有やスライス間の協調が重要な研究テーマとなっています。

まとめ

ネットワークスライシングは、単なる技術的トピックに留まらず、運用モデル、ビジネス戦略、パートナーエコシステムを含む包括的な課題です。適切なオーケストレーション、確かなモニタリング、強固なセキュリティ設計が整えば、多様な産業ニーズに応える柔軟で効率的なネットワーク提供が可能になります。事業者は規格準拠とオープン標準の採用、垂直市場との密な連携を進めることで、ネットワークスライシングのポテンシャルを最大化できます。

参考文献

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IT
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